CC BY
39
биотехнологические процессы в производстве продуктов питания и кормов
лот не превышал 70 %. В то же время скор треонина практически равнялся 100 %, лизина выше - 100 %. Показатели состава и функциональных свойств БК приведены в табл. 2. Концентраты имели высокую массовую долю белка (75-80 %). Все функциональные свойства, как и химические показатели БК, аналогичны показателям коммерческих образцов сухой пшеничной клейковины.
Сывороточные воды, образующиеся после осаждения белка, использовали в процессе биоконверсии в качестве питательной среды для композиции из дрожжей Saccharomyces cerevisiae и дрожже-подобного гриба Geotrichum candidum 977. В результате получены высокобелковые микробно-растительные препараты (55,8 % и 74,1 % белка) для использования в качестве кормовой добавки в рецепты комбикормов (табл. 3).
выводы. С использованием ферментов класса гидролаз разработан процесс по-
лучения пищевых БК из ТЭ и гороховой муки с комплементарным составом аминокислот, лимитирующих для зерновых культур по лизину, треонину и сумме ме-тионина с цистином при соотношении белка тритикале и гороха 1:3 и 1:5. БК имели показатели химического состава и функциональных свойств, аналогичные составу и свойствам белковых концентратов, полученных из других зерновых культур. Доказана целесообразность проведения биоконверсии сывороточных вод, остающихся после выделения белковых композитов из тЭ и гороховой муки, для выращивания кормового микробного препарата с грибом Geotrichum candidum 977 в комбинации с дрожжами Saccharomyces cerevisiae.
ЛИТЕРАТУРА
1. Андреев, Н.Р. К вопросу глубокой переработки зерна тритикале / Н.Р. Андреев, В.В. Колпакова, В.Г. Гольдштейн // Пи-
щевая промышленность. - 2018. - № 9. -С. 30-33.
2. Андреев, Н.Р. Утилизация вторичных продуктов переработки тритикале с получением кормового микробно-растительного концентрата для прудовых рыб / Н.Р. Андреев // Юг России: экология, развитие, 2017. -№ 4. - С. 90-104.
REFERENCES
1. Andreev, N.R. K voprosu glubokoj pe-rerabotki zerna tritikale/ N.R. Andreev, V.V. Kolpakova, V.G. Gol'dshtejn // Pishhevaja promyshlennost'. - 2018. - № 9. - S. 3033.
2. Andreev, N.R. Utilizacija vtorichnyh produktov pererabotki tritikale s polucheniem kormovogo mikrobno-rastitel'nogo koncentra-ta dlja prudovyh ryb / N.R. Andreev // Jug Rossii: jekologija, razvitie, 2017. - № 4. -S. 90-104.
Авторы
Куликов Денис Сергеевич, Гулакова Валентина Андреевна,
Колпакова Валентина Васильевна, д-р техн. наук, профессор ВНИИ крахмалопродуктов - филиал ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН, 1
40051, Московская обл., Люберецкий район, п. Красково,
ул. Некрасова, д. 11.
vniik@aпisp.пJ,denismatah@maiLпJ
Уланова Рузалия Владимировна, канд. биол. наук
Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского ФИЦ Биотехнологии РАН,
119071, г. Москва, Ленинский пр-т, д. 33, стр. 2,
[email protected], [email protected]
Authors
Kuiikov Denis Sergeevich, Guiakova VaientinaA ndreevna,
Koipakova Vaientina Vasii'evna, Doctor of Technical Sciences, Professor All-Russian Scientific-Research Institute of Starch Products - Branch of the Federal Science Center of Food Systems V.M. Gorbatov RAS, 11, Nekrasovstr., Kraskovo, Lyubertsy district, Moscow region, 140051, [email protected], [email protected]
Uianova Ruzaiiya Viadimirovna, Candidate of Bioiogicai Sciences Institute of Microbiology named after S.N. Vinogradsky Federal Research Center for Biotechnology RAS, 33, build.2, Leninsky Prospect, Moscow, 119071, [email protected], [email protected]
УДК 663.15 DOI: 10.24411/0235-2486-2019-10026
Применение индуцированного мутагенеза для повышения активности грибных продуцентов ферментов для пищевой промышленности
Е.в. костылева, канд. техн. наук; н.в. цурикова, канд. техн. наук; А.с. середа, канд. техн. наук; И.А. великорецкая; А.м. Айсина
ВНИИ пищевой биотехнологии - филиал ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи, Москва Реферат
Индуцированный мутагенез широко используется для повышения активности микробных продуцентов ферментов для различных отраслей промышленности. Нами были разработаны эффективные схемы УФ- и гамма-мутагенеза мицелиаль-ных грибов родов Aspergillus и Trichoderma - продуцентов карбогидраз, что позволило существенно увеличить продукцию целевых ферментов штаммами.
Ключевые слова
мицелиальные грибы, мутагенез, глюкоамилаза, а-амилаза, ксиланаза, эндоглюканаза Цитирование
Костылева Е.В., Цурикова Н.В., Середа А.С., Великорецкая И.А., Айсина А.М. (2019) Применение индуцированного мутагенеза для повышения активности грибных продуцентов ферментов для пищевой промышленности // Пищевая промышленность. 2019. № 4. С. 51-53.
The use of induced mutagenesis to increase the activity of fungal enzyme producers for the food industry
E.V. Kostyleva, Candidate of Technical Sciences; N.V. Tsurikova, Candidate of Technical Sciences; A.S. Sereda, Candidate of Technical Sciences; I.A. Velikoretskaya; A.M. Aysina
All-Russian Scientific-Research Institute of Food Biotechnology - Branch of the Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety, Moscow
биотехнологические процессы в производстве продуктов питания и кормов
Abstract
Induced mutagenesis is widely used to increase the activity of microbial producers of enzymes for various industries. We have developed effective schemes for the UV and gamma mutagenesis of filamentous fungi of Aspergillius and Trichoderma genera producing carbohydrases, which allowed significantly increasing the production of target enzymes by the strains.
Key words
mycelial fungi, mutagenesis, glucoamylase, a-amylase, xylanase, endoglucanase Citation
Kostyleva E.V., Tsurikova N.V., Sereda A.S., Velikoretskaya I.A., Aysina A.M. (2019) The use of induced mutagenesis to increase the activity of fungal enzyme producers for the food industry // Food processing industry = Pissevaya promyshlennost. 2019. № 4. P. 51-53.
Одним из основных условий, определяющих рентабельность технологии производства промышленных ферментных препаратов (ФП), является использование высокоактивных штаммов-продуцентов. Для увеличения биосинтетической способности продуцентов ферментов в лабораторной практике часто применяют метод индуцированного мутагенеза [1].
В настоящее время наиболее востребованы ФП карбогидраз, широко используемые в пищевой, кормовой, текстильной и других отраслях промышленности [2]. Так, а- и глюкоамилазы являются ключевыми ферментами в спиртовой отрасли в процессе конверсии крахмала в сбраживаемые сахара, при переработке крах-малосодержащего сырья для получения глюкозно-фруктозных сиропов, используются в кондитерском и крахмалопаточном производстве, улучшают качество продукта в хлебопечении [3, 4]. Целлюлазы и гемицеллюлазы широко применяются в текстильной, целлюлозно-бумажной, пищевой промышленности (виноделии, пивоварении, при осветлении соков, хлебопечении и др.), при производстве биотоплива, в кормопроизводстве [5, 6].
цель работы - разработка схемы мутагенеза мицелиальных грибов - промышленных продуцентов карбогидраз, обеспечивающей получение стабильных штаммов с увеличенной продукцией целевых ферментов.
Объектами исследований являлись Aspergillus swsmori 3084 - вариант штамма A. swsmori ВУД Т-2 - промышленного продуцента глюкоамилазы (АС № 1094346); A. oryzae 0411 - вариант штамма A. oryzae ВКМ F-52 - продуцента грибной а-амилазы (Патент RU 2354697 С2); T. reesei BCM 18.2/КК (ВГНКИ28) -промышленный продуцент целлюлоли-тических и гемицеллюлолитических ферментов (Патент РФ 2001949).
Для УФ-облучения использовали ультрафиолетовую камеру УФК-3 с длиной волны 254 нм. у-мутагенез проводили на у-установке камерного типа ГУТ-200 с радиоактивным источником кобальт-60 М. Обработанные мутагенами споровые суспензии рассевали на индивидуально подобранные для каждого продуцента селективные агаризованные среды для подсчета выживаемости. Проверку активности целевых ферментов у отобранных
клонов осуществляли при их глубинном культивировании в колбах. Активность глюкоамилазы (ГлА) и а-амилазы (АС) определяли по методике ГОСТ 20264.489. Активность ксиланазы (КсА) и эндо-глюканазы (ЭГ) определяли по начальной скорости образования восстанавливающих сахаров (ВС) при гидролизе ксилана из древесины березы и Na-соли карбоксиметилцеллюлозы соответственно. ВС определяли по методу Шомоди-Нельсона.
В результате проведения исследований была разработана универсальная схема (см. таблицу), включающая два этапа УФ-облучения и один или несколько этапов у-мутагенеза. На первом этапе споровые суспензии однократно облучаются в непрерывном режиме в течение 3-15 мин. При этом устанавливается зависимость выживаемости спор продуцента от продолжительности облучения, что позволяет определить оптимальную длительность УФ-обработки для второго этапа мутагенеза. На втором этапе проводится дробный УФ-мутагенез, включающий чередование УФ-облучения споровых суспензий продуцентов в выбранных на первом этапе мутагенеза условиях с выдерживанием в темноте для исключения эффекта фоторепарации. После проведения двух этапов УФ-мутагенеза в разработанных режимах ГлА штамма А. аwаmori была увеличена более чем на 60%, АС штамма А. oryzae - на 40-45 %, ЭГ в штамме Т. reesei - на 25 %о, а КсА - почти в 2 раза. Далее обработка высокими дозами у-излучения обеспечила получение активных мутантов при крайне низкой выживаемости спор - менее 0,1%. Так, ГлА штамма А. аwаmori была уве-
личена с 480-490 ед/мл до 620-630 ед/ мл; АС УФ-мутанта второго поколения A. oryzae - с 410-430 ед/мл до 550570 ед / мл; в результате нескольких этапов у-мутагенеза ЭГ штамма T. reesei была увеличена с 60 до 240 ед/мл, КсА - с 90 до 430 ед/мл. Полученные высокоактивные штаммы характеризовались стабильностью при последовательных пересевах. Из культуральной жидкости полученных штаммов получены ФП, успешно прошедшие испытания в спиртовой, пивоваренной и хлебопекарной отраслях промышленности.
Работа выполнена в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 20192021 гг. (тема № 0529-2019-0066).
ЛИТЕРАТУРА
1. Singhania, R.R. Industria l Biotechnology: Sustainable Growth and Economic Success/R.R. Singhania [et al] // Soetaert Eds. - Wiley VCH Verlag GmbH: Weinheim, Germany, 2010. P. 207-226.
2. Kumar, V. Global market scenario of industrial enzymes / V. Kumar [en al]. // Industrial enzymes: Trends, scope and relevance. - Nova Science Publishers, New York. 2014. - P. 173-196.
3. Sundarram, A., a-Amylase production and applications: a review / A. Sundarram, Krishna Murthy T. P. // Journal of Applied & Environmental Microbiology. - 2014. -2 (4). - P. 166-175.
4. Kumar, P. Microbial glucoamylases: Characteristics and applications / P. Kumar, T. Satyanarayana // Critical Reviews in Biotechnology. - 2009. - 29. - P. 225-255.
5. Михайлова, Р.В. Мацерирующие фер-
основные этапы индуцированного мутагенеза штаммов A. swemori, A. oryzae и T. reesei
Этап мутагенеза Штамм Условия Прирост активности целевых ферментов, %
Непрерывное УФ-облучение A. swsmori 4,5 мин 32-35
A. oryzae 10 мин 15-20
T. reesei 4,5 мин 10-15
Дробное УФ-облучение A. swsmori 4,5 мин, 3 раза 34
A. oryzae 10 мин, 3 раза 40
T. reesei 4,5 мин, 5 раз 25 (ЭГ), 92 (КсА)
у-мутагенез A. swsmori 1000-1500 Грей 30-35
A. oryzae 2000-2500 Грей 30-35
T. reesei 2000-2500 Грей 150-170 (ЭГ),190-200 (КсА)
БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ И КОРМОВ
менты мицелиальных грибов в биотехнологии / Р.В. Михайлова. - Минск: Белорусская наука, 2007. - 407 с.
6. Bedford M.R. Enzymes in farm animal nutrition / M.R. Bedford, G. G. Partridge. - UK: CAB International, 2010. - 319 p.
REFERENCES
1. Singhania, R.R. Industrial Biotech-nology: Sustainable Growth and Economic Success / R.R. Singhania [et. al.] // Soetaert Eds. -
Wiley VCH Verlag GmbH: Weinheim, Germany, 2010. - P. - 207-226.
2. Kumar, V. Global market scenario of industrial enzymes. / V. Kumar [et. al.]. // Industrial enzymes: Trends, scope and relevance. - Nova Science Publishers, New York, 2014. - P. - 173-196.
3. Sundarram, A., a-Amylase production and applications: a review. / A. Sundarram, Krishna Murthy T.P. // Journal of Applied & Environmental Microbiology. - 2014. - 2 (4). - P. 166-175.
4. Kumar, P. Microbial glucoamylases: Characteristics and applications / P. Kumar, T. Satyanarayana // Critical Reviews in Biotechnology. - 2009. - 29. - P. 225-255.
5. Mihajiova, R.V. Macerirujushhie fermenty micelial'nyh gribov v biotehnologii / R.V. Mihajiova. - Minsk: Beiorusskaja nauka, 2007. -407 s.
6. Bedford M.R. Enzymes in farm animal nutrition / M.R. Bedford, G.G. Partridge - UK: CAB Internationa1, 2010. - 319 p.
Авторы
Костылева Елена Викторовна, канд. техн. наук, Цурикова Нина Васильевна, канд. техн. наук, Середа Анна Сергеевна, канд. техн. наук, Великорецкая Ирина Александровна, Айсина Алина Мэнировна
ВНИИ пищевой биотехнологии - филиал ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи, 111033, Москва, ул. Самокатная, д. 4Б, [email protected]
УДК 663.52
Authors
Kostyleva Elena Viktorovna, Candidate of Technical Sciences, Tsurikova Nina Vasilyevna, Candidate of Technical Sciences, Sereda Anna Sergeevna, Candidate of Technical Sciences, Velikoretskaya Irina Aleksandrovna, Aysina Alina Manirovna
All-Russian Scientific-Research Institute of Food Biotechnology -Branch of the Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety, 4-B, Samokatnaya str., Moscow, 111033, [email protected]
DOI: 10.24411/0235-2486-2019-10027
Спиртовое производство - технологическая основа комплексной переработки зерна с получением пищевых продуктов
В.А. Кривченко, канд.техн.наук; М.В. Туршатов, канд.техн.наук; А.О. Соловьев; И.М. Абрамова, д-р техн.наук ВНИИ пищевой биотехнологии - филиал ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи, Москва
Реферат
Побочным продуктом спиртового производства является барда, которая эффективно применяется как кормопродукт в сухом виде. Проводятся исследования по получению из барды пищевой добавки на основе клетчатки, обогащенной аминокислотами, витаминами и микроэлементами. Получены данные по применению этой добавки в хлебопечении.
Ключевые слова
питательная ценность, пищевая добавка,пищевая клетчатка, послеспиртовая барда, спиртовое производство Цитирование
Кривченко В.А., Туршатов М.В., Соловьев А.О., Абрамова И.М. (2019) Спиртовое производство - технологическая основа комплексной переработки зерна с получением пищевых продуктов // Пищевая промышленность. 2019. № 4. С. 53-54.
Ethanol production is a technological basis of grain complex processing with foodstuff producing
V.A. Krivchenko, Candidate of Technical Sciences; M.V. Turshatov, Candidate of Technical Sciences; A.O. Solovyov; I.M. Abramova, Doctor of Technical Sciences
All-Russian Scientific-Research Institute of Food Biotechnology - Branch of the Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety, Moscow Abstract
By product of ethanol production is grain stillage which is effectively applied as fodder in a dry form. Researches on receiving from grain stillage of nutritional supplement composed of the cellulose enriched with amino acids, vitamins and microelements are conducted. Data on use of this supplement in bread baking are obtained.
Key words
ethanol production, grain stillage, food cellulose, nutritional value, nutritional supplement Citation
Krivchenko V.A., TurshatovM.V., SolovyevA.O., Abramova I.M. (2019) Ethanol production is a technological basis of grain complex processing with foodstuff producing // Food processing industry = Pissevaya promyshlennost. 2019. № 4. P. 53-54.
В настоящий период в России интенсивно развивается производство зерна, часть которого успешно реализуется на экспорт. Но при этом, как ни парадоксально, про-
дукты переработки зерна - аминокислоты, пищевые и кормовые добавки - импортируются на российский рынок в значительных количествах. Их стоимость в разы
превышает стоимость зерна, являющегося основным сырьем в производстве спирта на пищевые цели. В технологии получения спирта расходуется только крахмалистая
